东环路防汛计算书

1、洛阳东环路跨洛河桥及引线建设工程附件洛阳市东环路跨洛河大桥工程防洪计算书 编制： 审核： 审批： 洛阳市政建设集团有限公司2016年6月目 录1概述31.1建设项目的规模与特征31.2建设项目工程设计31.3主桥结构设计31.4工程施工51.5河道概况51.6水文、气象特征61.7河道边界条件71.8地形、地貌、河道地质情况81.9现有防洪（排涝）标准92防洪计算92.1水文分析计算92.1.1防洪标准102.1.2东环路跨洛河大桥桥位处设计洪峰流量的确定102.1.3东环路跨洛河大桥桥位处洛河河道断面102.1.4二十年一遇流量过水断面计算102.1.5断面水位面积及流量关系112.2汛期施

2、工期间对桥墩承台的冲刷计算132.3汛期施工期间对堤坝的冲刷计算162.4土石围堰计算182.4.1土石围堰计算参数182.4.2土和块石围堰土堤稳定性计算192.4.3土和块石围堰土堤断面的抗剪强度计算211概述1.1建设项目的规模与特征该项目桥梁全长1444米（含引线部分），其中跨洛河桥长约880m，最宽约47m。桥梁起点桩号K1+312,终点桩号K2+756。桥梁设计荷载：城A级；设计安全性等级：一级；防洪标准为100年一遇。抗震烈度设防不低于7度。1.2建设项目工程设计1、新建桥位于李楼桥上游33.5m处，桥梁中心线与李楼桥平行，桥北侧通过S形圆曲线接规划九都路中心线，桥南侧通过圆曲线

3、接规划东环路中心线。 桥跨布置为：1740m160m1540m=1440m，共33跨。2、 主桥主跨：桥梁按单幅布置，标准宽度47m，布置为：4.25m(人行道及锚固区)+6.5m(非机动车道)+25.5m(机动车道)+ 6.5m(非机动车道)+ 4.25m(人行道及锚固区)，桥面车行道横坡2%，人行道横坡1.5%。 3、东环路跨洛河桥跨河段长度约880m，左岸河堤高程132.71m，右岸河堤高程132.73m，桥面最低高程141.18m，最小梁底高程138.98m，桥面最高高程143.005m，梁底高程140.805m。1.3主桥结构设计 1、总体设计 本方案为下承式钢桁架钢箱组合系杆拱桥，

4、跨径为单跨160m， 梁宽47m，两侧布置各7m宽的观景廊道（其中索区2.5m，人行道4.5m）。如图2-1图1跨洛河大桥纵、横布置图2、桥墩及基础桥墩采用与拱肋及门廊造型风格相一致的墩，其下为承台，厚度2.54.0m；承台下布置D1.2-1.8m钻孔灌注桩。3、 主桥效果图1.4工程施工 1、汛期期间桥梁主要施工计划安排该项目于2015年12月开工，计划于2017年3月施工完成。截止目前，河道内桩基、承台已全部施工完成。桥梁10#墩至24#墩属于河道范围。汛期（7月至9月）期间，主要进行12#墩至17#墩满堂支架现浇箱梁、墩柱和17#墩至18#墩主桥钢结构施工。根据进度安排，河道范围内12#

5、墩至17#墩（共长200m）满堂支架现浇箱梁计划于2016年8月10日前落架施工完毕；17#墩至18#墩主桥钢结构需跨越整个汛期施工，计划于2016年11月31日前施工完成。1.5河道概况洛河属黄河流域，发源于陕西省华山南麓蓝田县灞源乡木岔沟芋园泉和洛南县西北部的洛源乡黑章村的龙潭泉，在河口街进入河南省，经卢氏、洛宁、宜阳、洛阳市区、到偃师市杨村与伊河相汇后称伊洛河，经巩义市注入黄河。洛河干流总长446.9km，流域面积12852 km2。洛阳市段区间有涧河、瀍河汇入。洛河在洛宁县长水以上，流域内多为山区，干流多在狭谷与小盆地相同的窄深河槽中行进，犹如串珠状；长水以下进入浅山丘陵区，两岸较为开

6、阔，多为阶地与山丘相连。干流先后穿越较大盆地有卢氏、故县、洛宁、宜阳、洛阳盆地等。支流沿岸多为黄地丘陵，是洛河泥沙的主要来源区。长水以上河长258.9km，流域面积6244km2。 洛河跨洛河市区段，自洛阳市洛龙区的辛店镇延秋，到瀍河区的白马寺镇李密城，全长37.22km，其中南昌路西苑桥到瀍河口长9.11km，已经过治理。洛河在市区段两岸更为开阔，并有最大支流涧河汇入，使得河道洪水突增，偏下游又有瀍河汇流，所以洛阳市区常受伊、洛、涧、瀍四河洪水威胁，历史上常记载有“四河并溢”之说。洛河干流上游有大型故县水库（1993年蓄水运行），坝址以上河长234.4km，流域面积5370km2，大坝高12

7、1m，坝顶高程553m，总库容11.75亿m3，多年平均入库径流量13.12亿m3，泄水建筑物最大泄量12100m3/s，水库电站装机32万kw，单机设计流量36.2m3/s，故县水库以下支流上还建有中型水库5座，控制流域面积331.6km2，总库容0.9015亿m3。 洛河在洛阳市区段汇入的支流涧河，发源于陕县观音堂，流经渑池、义马、新安到市区瞿家屯注入洛河，干流长122.5km，流域面积1349km2，涧河洪水陡涨陡落，是市区洪水的重要组成部分；洛阳市区汇入的另一支流瀍河，发源于横水乡寒亮村，为季节性河流。流经横水、马屯、城关、朝阳4个乡镇，到洛阳市区瀍河区注入洛河，干流长35km，流域面

8、积180km2，也常对市区东部造成洪水威胁。距离建设项目桥位处较近的白马寺水文站以实测19561983年的悬移质泥沙资料分析，（估算推移质为悬移质的5），平均年输沙量为1588万t，泥沙主要由大洪水挟带，尤其是特大洪水输沙量很大，如1958年7月上旬前后两次较大洪峰，输沙量为6955万t，占全年总输沙量8861.6万t的78.5。该年输沙量为平均年输沙量的5.58倍。桥位处地表水主要为洛河水，地下水为孔隙水，主要赋存于卵石层以下各层。现状水位120m120.3m。地下水埋深1.586.68m，受洛河和大气降水补给影响，地下水位起伏较大。洛河在桥位处上下游由于橡皮坝的存在，不能通航。1.6水文、

9、气象特征洛阳市属于具有明显垂直变化的暖温带大陆性山地季风气候区。区内山、河、岭、涧相间排列，地域幅员辽阔，地形复杂多变，又处于北亚热带气候向暖温带气候的过渡地带。复杂多变的自然状况，蕴藏了丰富的小气候类型。洛阳市四季分明，热量、降水量之时间分布具有明显的季节特点。总体特点是冬冷、夏热、春暖、秋凉。四季降水分配是冬寡、夏丰、春干、秋润。四级分布为夏多冬少，春秋居中。据市气象台多年观测资料，平均气温14.7，一月份气温最低，平均为0.4；七月份气温最高，平均达27.4。极端日最高气温达44.2（1966年6月20日），极端最低气温为-17.4（1951年1月13日）。全年无霜期为218天。年平均相

10、对湿度为64.5%。多年平均日照2291.6小时，日照率为52%。多年平均降水量为696.9mm，其中69月汛期降水量431.4mm，占全年的61.9%。且年际变化明显，年最大，最小降水量分别为1153.0mm（1964年）和419.8mm（1997年）。多年（1980-1999）平均蒸发量（E601型的蒸发器）为933.0mm。每年1月前后为冰冻期，地面最大冻结深度2030cm。1.7河道边界条件洛河在洛阳市区内总长43km，堤防68km，堤防高度6-8m左右，堤顶宽5-60m，路面宽3-9m。2010年完成市区段16.55km河道治理，堤防防洪标准达到百年一遇，设计洪峰流量涧河口以上753

11、0m/s,涧河口以下12000m/s。由于河水的游荡冲刷，河道较宽阔，河道内由于长期受河水冲刷，地形起伏较大，河床底标高118m左右，两岸堤顶高程136.5m左右。河床与堤顶最大高差12.5m左右。地貌单元在大堤内属洛河河床、河漫滩，大堤外属洛河阶地。该项目所在河段为洛河干流市区东部原李楼桥上33.5m处，河道坡降为0.0008,河床宽720m，主河槽为500m，两岸滩地有200300m，洛阳市东部的瀍河回族区和洛龙新区之间，左岸为瀍河回族区，右岸为洛龙新区。建设项目河段左右两岸为规划的洛浦公园，大桥右岸上游有人工石砌护堤、下游无衬砌，左岸上、下游均无衬砌，有人工种植林，防汛道路；河道里为粉质

12、粘土、粗砂、鹅卵石和浅滩。1.8地形、地貌、河道地质情况项目所在的洛阳市地处中国地势三大阶梯的东部边缘和中国黄土高原东南部边缘，是中国东西构造区地质分区的重要分界。区内山岭连绵，边境群山耸立。北界黄河北岸与太行山地前缘毗邻，南界伏牛山脊老界岭与南阳山地相连，东与嵩山和箕山山地相连，西抵伏牛山西段与小秦岭接壤。在地形地势上具有三大特点：一是地貌复杂多样，山地面积广大；二是西南高，东北低，高低悬殊；三是在大的地貌分布上，基本以西南部山地地貌为骨架，以东北部黄土地貌为主体的分布格局。从西南部伏牛山最高峰鸡角尖到东北部伊洛河平原的徐家庄，依次分布着中山、低山、低山丘陵、冲积平原和黄土地貌等不同形态，在

13、山地和黄土丘陵地貌之间又分布河谷川地地貌形态，海拔高度从2212.5m降到112.8m，高差达2000m以上。洛河长水以下至杨村为中游区，河流进入浅山丘陵区，两岸山势逐渐开阔。河槽两岸为土质阶台地，槽身宽浅，呈“U”字形，游荡无定。河床内主流摆动，沙滩棋布，汊流纵横。洛河在宜阳县的三乡、冀庄、滩子等处河床宽都在2000m以上；洛河杨村以下，河道纵坡平缓，流速减小，水位高于地面，成为地上河，顺堤防束水行洪，故河槽较固定。河床为细砂。险工较多，是防洪重点河段。洛河干流纵比降自上而下逐渐由陡变缓，其中长水至张午1/2701/360，宜阳段1/3601/510，西南环高速桥头至洛阳桥1/5101/86

14、0，洛阳桥至白马寺1/8601/2000，白马寺至杨村1/2700。根据国家地震局和建设部发布的中国地震烈度区划图，本项目所在区域地震动峰值加速度系数为0.10g，对应地震基本烈度为度。经综合分析，本区构造以断裂为主，基底虽有断裂发育，但均已在燕山期定型，地质构造较稳定。据中国地震动参数区划图（GB183062001）、建筑抗震设计规范（GB500112010），本区抗震设防烈度为7度。洛河干流河谷平原区的第三系、第四系松散岩类中地下水储量较丰富，特别是埋深在60m以内的浅层地下水易开采，水质较好。浅层地下水主要为重碳酸盐低矿化度淡水，主要补给来源是大气降水、地表灌溉水入渗或河水补给，排泄方式

15、为蒸发和径流为主，与地表水呈互补关系。水质分析表明，地下水、地表水对混凝土微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。1.9现有防洪（排涝）标准新建工程跨洛河大桥位于洛阳市东部的瀍河回族区和洛龙新区之间李楼大桥上游33.5m处，河道下游有二广高速公路桥，上游有洛阳桥，是洛阳市区东部的主要跨河公路桥梁。洛河是流经洛阳城区的主要河道，贯穿城区东西，洛河自西南环高速至二广高速以上河道都经过系统治理，左岸（北岸）堤顶宽度为60m，右岸（南岸）堤顶宽度为20-40m的大堤已经形成，左右岸大堤边坡为1:2，局部河段为1:4，防洪标准达到100年一遇。堤距一般在550m600m，最宽处达900m。 2防洪

16、计算2.1水文分析计算洛阳东环路跨洛河大桥工程所在区域位于洛阳市东部的瀍河回族区和洛龙新区之间，北侧为瀍河回族区，南侧为洛龙区。北起现状中州东路，南至规划滨河南路，桥梁跨越洛河及两岸大堤。2.1.1防洪标准洛阳东环路跨洛河大桥汛期施工抗洪标准为20年一遇。2.1.2东环路跨洛河大桥桥位处设计洪峰流量的确定根据2014年河南省水利勘测设计研究有限公司编制的河南省伊洛河重点河段治理工程可行性研究报告伊洛河白马寺站设计洪峰流量成果，采用白马寺站20年一遇洪峰流量为5710m3/s，作为洛阳东环路跨洛河大桥桥位处20年一遇设计洪水。见表2.1。表2.1 本次初步设计洪水成果表（单位：m3/s）控制点设

17、计频率1%2%5%10%白马寺水文站97207880571038402.1.3东环路跨洛河大桥桥位处洛河河道断面根据现场施工安排，对整治后现状河段断面进行分析，得出拟建大桥桥位处的河道大断面图。详见泄洪断面图。2.1.4二十年一遇流量过水断面计算参照设计洪评报告提供的项目所在河段的河道比降为0.0008。白马寺水文站位于东环路跨洛河大桥下游约9km，所处河道的基本情况比较相似。因此依据白马寺水文站的实测资料，经综合分析，确定东环路跨洛河大桥桥位处洛河糙率n=0.030，根据曼宁公式推求评价河段的平均流速。曼宁公式如下： 式中：V流速，m/s;n河床糙率；R水力半径m；i河道比降；依据分析计算的

18、设计流量和实测河道断面的资料，东环路跨洛河大桥桥位处洛河20年一遇洪水的洪峰流量为5710m3/s，此时平均流速为2.75m/s，相应过水面积为2083m2。2.1.5断面水位面积及流量关系根据河道整治后的东环路跨洛河大桥桥位处的断面情况，计算出东环路跨洛河大桥桥位处各个水位级的过水面积，绘制了河道断面的水位面积及流量关系曲线。图中分析计算的河道断面过水面积是汛期施工期间现状的过水面积。根据前面计算的结果和断面水位面积关系曲线，河道整治完成后，当东环路跨洛河大桥桥位处洛河发生20年一遇洪水时，桥位处河道断面的洪水水位为126.8m，最大水深8.8m。围堰设置能满足20年一遇洪水防汛要求。整治后

19、河道断面水位-流量关系表水位m面积m2流量m3/s水位m面积m2流量m3/s水位m面积m2流量m3/s118.424.8812.44121.6325.04587.82124.41216.812628.67118.850.7439.43122417.79508.35124.81351.43122.16119.282.0170.65122.4549.95709.68125.21486.383648.83119.6119.03127.2122.8682.521014.24125.61621.774207.72120157.44196.48123.2815.491360.641261757.56479

20、7.85120.4197.25277.65123.6948.861746.43126.41916.115016.95120.8238.45370.151241082.632169.64126.82074.995717.352.2汛期施工期间对桥墩承台的冲刷计算建桥后，由于桥墩的阻水作用，改变了水流流态，减少了河道有效过水面积，增大了桥址的流速，桥位处河床底部将发生下切冲刷。根据工程地质勘探报告，该桥桥址处，河床冲刷层为亚粘性土。河床的冲刷计算按亚粘性土河床处理。一、自然冲刷河床演变是一个非常复杂的自然过程，目前尚无可靠的定量分析计算方法，根据公路工程水文勘测设计规范（JTG C302002）中

21、7.2条的要求，河床的自然冲刷是河床逐年自然下切的深度。经调查桥位处河段整体无明显自然下切现象，本次计算不考虑自然冲刷的情况。二、一般冲刷计算桥墩建成后，由于受桥墩阻水影响，桥位断面过水断面减小，从而引起断面流速增大，水流挟沙能力也随之增大，会造成桥位断面河床冲刷。根据地质勘察报告，桥位处河床为砂卵石层，河床泥沙平均粒径为40（mm）。按公路工程水文勘测设计规范（JTG C302002）的技术要求，河道一般冲刷计算按主河槽及滩地分别进行计算（1）主河槽一般冲刷计算非粘性土河床的一般冲刷可采用642简化公式计算：公式中： hp桥下河槽一般冲刷后最大水深（m）,；Q2桥下河槽部分通过的设计流量（m

22、3/s）；Qc天然状态下河槽流量（m3/s）；A单宽流量集中系数 ，取1.33；BC计算断面天然河床宽度（m），取398；设计水位下，桥墩阻水面积与桥下过水面积比值， 取0.11；桥台前缘和桥墩两侧的漩涡区宽度与桥孔长度之比，取0.99；B2桥下断面河床宽度（m）；hmax桥下河槽最大水深（m）。经计算：桥址处各设计频率一般冲刷深度成果见表4-2。表4-2 东环路跨洛河大桥一般冲刷计算成果表 项目设计标准Q（m3/s） Bc（m） B2（m）Hmax（m）hp（m）hphmax（m）20年57100.993983988.812.864.06三、桥墩局部冲刷计算根据东环路跨洛河大桥桥型布置图，按

23、公路工程水文勘测设计规范（JTG C302002）的技术要求，局部冲刷计算采用651修正式中的公式进行计算：当VV0时，hb桥墩局部冲刷深度（m）从一般冲刷后床面算起；K墩形系数，K=1.05；K1河床颗粒影响系数；B1桥墩计算宽度；V一般冲刷后墩前行近流速（m/s）；V0河床泥沙起动流速（m/s）；V,0墩前泥沙起冲流速（m/s）；n1指数。各项参数见表43。表4-3 东环路跨洛河大桥局部冲刷计算成果表 项目设计标准KB1（m）K1V（m/s）V0（m/s）V,0（m/s）n1hb（m）20年1.054.00.614.264.142.820.992.11经计算求得冲刷完成后墩前在一般冲刷的基

24、础上局部冲坑深hb=2.11m。四、冲刷总水深根据一般冲刷与局部冲刷计算结果，确定桥下冲刷总水深，见表4-4。表4-4 冲刷总深计算成果表设计年主河槽一般冲刷深度(m)局部冲刷深度(m)冲刷总深(m)20年4.062.116.17经复核计算，桥位处按现状河底高程118.5m，20年一遇设计洪水总冲刷深度为6.17m。经复核计算，桥墩处现状河底高程119.2m，20年一遇设计洪水总冲刷深度为6.17m，主河床承台设计低高程为112.94m，桥墩承台设计高程在冲刷深度以下，满足有关规范要求。2.3汛期施工期间对堤坝的冲刷计算（1） 计算参数 12至17#墩在迎水面设置一道拦水堤坝以确保支架安全。堤

25、坝与河流方向垂直，堤坝总长约200m，剩余泄洪通道约400m宽，河宽600m。拦水堤坝迎水面河床高度约为120m，20年一遇洪水位时，堤坝处河流行近流速为2m/s，行近水流水深为6.8m，根据地勘报告提供的沙床中值粒径为8cm。修筑的堤坝类似河道中丁坝的设计，可参照堤防工程设计规范GB50286-2013中关于丁坝冲刷深度的内容进行计算，求得20年一遇洪水时堤坝的冲刷深度，以便为堤坝防冲保护设计提供参数。 （2）计算结果12至17#墩堤基冲刷深度计算成果表位置流量冲刷水深平均流速启动流速冲刷深度冲刷线高程(m3/s)(m)(m/s)(m/s)(m)(m)堤坝断面571011.0622.214.

26、26115.4（3）河堤防冲保护设计当进入1、2级响应时，17至18#墩备用泄洪通道启用，此时河水流量及流速均达到较高水平。因此主要针对12至17#墩堤坝采取护堤措施。12至17#墩堤坝坝头保护在12至17#墩上下游堤坝坝头横向25m、纵向15m范围设置钢板桩护脚（详见防汛平面图），钢板桩总长9m，顶标高按121m控制，底标高按112m控制，底标高小于冲刷线标高115.4m，可满足防冲刷要求。12至17#墩堤坝迎水面保护可从堤脚向上堆码3至4m高的吨包或沙袋防冲墙，吨包（沙袋）纵向至少设置2层。利用吨包抗冲能力强的特性可有效保护堤坝。17#墩南侧堤坝保护17#墩南侧不再采用砂砾石堤坝，直接施打

27、钢板桩进行围护。17#墩南侧场地标高为122m，按照4.26m的最大冲刷深度计算，冲刷线高程为117.74m，钢板桩长12m，顶标高按127m控制，底标高按115m控制，底标高小于冲刷线标高117.74m，可满足防冲刷要求。2.4土石围堰计算2.4.1土石围堰计算参数围堰顶部宽度为3.00m,围堰土堤高度为5.00m；围堰外侧水深为5.00m；围堰外侧坡角为60.00，围堰内侧坡角为50.00；围堰顶部均布荷载为10.00kN/m2；围堰底面地基土类型：砂石基础； 土和块石围堰示意图围堰土堤填土参数: 填土种类：圆砾； 填土重度：19.00kN/m3； 填土内聚力：8.00kPa； 填土内摩擦角：35.00； 填土外滑动面倾角：43.67； 填土内滑动面倾角：36.12.计算中不考虑波浪力的影响！2.4.2土和块